Новое исследование на мышах помогает объяснить, почему микробиом кишечника младенцев, находящихся на грудном вскармливании, может сильно отличаться от микробиома детей, находящихся на искусственном вскармливании.
Исследование «Пищевой сфинганин избирательно усваивается представителями микробиома кишечника млекопитающих» было опубликовано в июле в Journal of Lipid Research.
Сфинганин из молока Лаборатория Джонсона/Предоставлено Новая методика позволяет исследователям отслеживать определенные питательные вещества, поскольку они поглощаются кишечными микробами в пищеварительном тракте мыши. На изображении показаны определенные микробы (красные), которые потребляют питательное вещество, обычное для грудного молока, называемое сфинганином; голубые микробы его не усвоили.
В документе описывается инновационный метод, разработанный в Корнелле для отслеживания судьбы метаболитов - питательных веществ, образующихся или необходимых для метаболизма - в пищеварительном тракте мыши и определения того, как они взаимодействуют с определенными кишечными микробами.
«Мы думаем, что эти методы применимы ко многим различным системам микробиома», - сказала старший автор Элизабет Джонсон, доцент кафедры диетологии в Колледже сельского хозяйства и наук о жизни. Она отметила, что исследователи, изучающие влияние диеты с высоким содержанием жиров по сравнению с диетой с низким содержанием жиров или кето-диеты, могут использовать эту технику для отслеживания метаболитов.
Методология может показать, как определенные метаболиты способствуют развитию определенных бактерий. По словам Джонсона, это может позволить диетологам предписать пациентам есть продукты, содержащие определенные метаболиты, чтобы намеренно изменить состав их микробиомов.
Грудное молоко и многие другие продукты содержат класс липидных метаболитов, называемых сфинголипидами. Предыдущие исследования предполагали, что эти метаболиты помогают формировать микробиом младенца, но не было известно, взаимодействуют ли они на самом деле с микробиомом.
Исследование выявило два типа кишечных микробов, Bacteroides и Bifidobacterium, которые используют сфинголипиды для собственного метаболизма.
Хотя очень мало известно о конкретной роли кишечных микробов в здоровье человека, бактероиды оказывают как положительное, так и не очень положительное воздействие, в зависимости от контекста. Обычно они связаны с микробиомами здоровых детей, находящихся на грудном вскармливании. Бифидобактерии, впервые в этом исследовании показанные для обработки пищевых сфинголипидов, считаются квинтэссенцией полезных бактерий, составляющих до 95% микробиома младенцев, находящихся на грудном вскармливании.
Они также являются очень популярными безрецептурными пробиотиками.
«Наша лаборатория очень заинтересована в том, как диета взаимодействует с микробиомом, чтобы действительно понять, как вы можете наилучшим образом модулировать ее, чтобы оказывать положительное влияние на здоровье», - сказал Джонсон. «В этом исследовании мы смогли увидеть, что да, эти пищевые липиды, которые составляют большую часть рациона младенцев [на грудном вскармливании], довольно активно взаимодействуют с кишечным микробиомом."
Сфинголипиды происходят из трех основных источников: диета; бактерии, которые могут их производить; и большинство тканей хозяина.
Джонсон вместе с первым автором Мин-Тинг Ли, докторантом, и Генри Ле, постдокторантом-исследователем, оба в лаборатории Джонсона, создали метод, специально отслеживающий диетические сфинголипиды, когда они проходят через кишечник мыши.
«Мы специально синтезировали сфинголипиды, которые мы добавили в рацион», - сказал Джонсон. «Он почти идентичен тем, которые получают из грудного молока, но с небольшой химической меткой, чтобы мы могли проследить местонахождение сфинголипида после того, как его проглотили мыши».
Ли затем использовал флуоресцентную метку, которая прикреплялась к клеткам или микробам, которые поглощали помеченный липид, так что любые бактерии, которые поглотили сфинголипиды, загорались красным. Затем микробы из микробиома мышей были выделены и проанализированы. Популяции с красными микробами были отделены от других, а затем они были генетически секвенированы для определения видов бактерий.
В ходе дальнейших исследований Ле смог идентифицировать метаболиты, которые Bacteroides и Bifidobacterium производят при воздействии пищевых сфинголипидов. В настоящее время проводятся дальнейшие исследования, чтобы определить, полезны ли эти продуцируемые микроорганизмами метаболиты для здоровья младенцев.
Джонсон недавно получил пятилетнюю премию в размере 1,9 миллиона долларов США от Национального института здравоохранения (NIH) за расширение этой работы, чтобы лучше понять, как липидозависимые взаимодействия хозяин-микроб влияют на здоровье человека..